試論GPS 測量技術的優勢及注意事項

■唐然剛 ■青海省第二測繪院，青海 西寧 810001

伴隨著國家現代化進程的加速，在工程建設中，工程測量的技術發揮著越來越重要的作用。GPS 定位測量的技術憑借著其準確的精度，高額的經濟效益等等優勢，現已被廣泛得應用于工程測繪當中。GPS定位測量為工程測繪提供了良好的技術支撐，為工程測繪的精度提供了科學的保障，為工程建設打下了穩固的基礎，從而促進了城市發展的現代化的進程和社會的進步，加速了信息全球化的發展大方向和趨勢。

1 GPS 測量技術的主要優勢

(1)測站與測站間不需要通視。GPS 測量對于測站和測站間的要求規范不復雜，相互間無需通視，只要留意測站的上體空間是寬闊的，沒有干擾物，使GPS 的系統不會受到接收衛星信號的干擾。這一優勢將大大節約測量工程的造價成本。測站之間不需要通視，就可以更加便捷、自如得選擇點位，可以按照實際工程的要求來確定位置所在，從而節約了大地網測量當中的過渡點和傳算點的測量任務。

(2)定位的精度較高。通常雙頻接收機GPS 基線解精度為5mm+1ppm，而紅外線其精度是5mm +5ppm，GPS 測量得到的精度和紅外線的精度差不多，隨著距離的拉大，GPS 測量出的精度越精準，優勢顯現得越清晰。通過種種應用的實踐認為:GPS 相對的定位精度不超過50km 時，能夠達到10-6。當GPS 的相對定位的精確度處于100km～500km 范圍內時，能夠達到10-7。當GPS 相對定位精度達至1000km時，能夠到10-9。然而當范圍在300m～1500m 時，工程精密定位測量的過程中，長達1 小時之上觀測的解，平面位置的誤差小于1mm，與ME-5000 電磁波測距儀測定的邊長進行比較，邊長較差最大是0.5mm，校差中誤差是0.3mm。

(3)觀測的時間比較短。一般設置GPS 的控制網，每個測站的觀測的時間大約為30-40 分鐘，若通過運用快速靜態的定位手段，則將會縮短觀測的時間。如果是通過運用實時動態差分法(RTK-Real-time kinematic)，能夠在短短的5 秒之內就測算出測點的坐標。

(4)提供三維的坐標。GPS 的測量在進行精確得測算觀測站的平面位置之時，能夠精準得測算出對于觀測站的大地高程。

(5)操作簡單便捷。隨著GPS 測量的系統接收機的步步完善和先進，自動化的水平也隨之逐漸得提升。接收機的重量和體積的減小，使外業測量的工作人員減輕了工作強度，一定程度上緩解了緊張的程度。如今的GPS 接收機愈加小巧，操作也越來越簡單便捷，測量人員只用把天線進行對中、整平、然后量取天線的高度，開啟電源，就能夠輕松得獲得自動觀測效果。將所得數據通過數據處理的軟件簡單處理就能夠算出測點三維的坐標。此外，GPS 的測量可以在任何時間進行，且不會受到來自天氣、氣候的干擾和影響，簡捷得多。

2 GPS 測量技術的具體應用

(1)GPS 測量方面的技術設計。①《城市測量規范》、《全球定位系統城市測量技術規程》以及工程測量合同的要求，是GPS 測量的技術設計依據。②設計精度要求。根據測量區域和工程實際要求，一般可以選取城市或者是工程二級GPS 網來用作于測量區域的首級控制網。為實現精度的準確目標，通常平均的邊長在1km 以內，最弱邊的相對誤差藥在1/10000 范圍內，而對于GPS 接收機標稱精度的固定誤差a≤15mm，比例誤差的系數b≤20 ×10-6。③設計的基準和網形。工程實例當中，控制網一共是12 個點，其中的2 個聯測已知平面控制點，5 個高程控制點。網形布設成邊連式，架設GPS 接收機3 臺進行觀測。④編制作業調度表。編制作業調度表應根據衛星的可見預報圖和幾何圖形強度，選擇最佳觀測時段。

(2)GPS 測量外業。①選點。由于GPS 測量測站點之間無需通視，所以選點比較方便，網形結構比較靈活。但是要求測站上空開闊，測點周圍高度角15°以上不要有障礙物，以便于衛星信號的接受。②觀測。根據GPS 作業調度表的計劃進行觀測，衛星高度角15°，觀測間隔10 秒。在三個點上同時架設三臺接收機天線，量天線高，開機進行觀測。當各指標符合規范要求時，根據接收機給出的提示進行相關數據的輸入，那么接收機自動進行記錄，工作人員可以記錄觀測手簿。

3 GPS 測量技術的應用方式

(1)GPS 測量外業的操作和實施。①選點。點位的選擇要遵循容易設置接收設備、視野寬闊的地點。選點時要著重考慮:A 每一點與某一點進行通視，為接下來的測量工作中的使用提供便捷;B 視野周邊范圍的高度角在15°以上的避免有障礙物的干擾，保證信號的暢通;C 點位的周圍，不可以存在大功率的無線電發射源(例如電視臺、微波站等等)，距離不能低于200 米，距離高壓的電線不能低于50 米等，要防止電磁場對信號造成干擾和影響，從而削弱多路徑效應的干擾和影響;D點位應選擇位于交通方便、地面基礎穩固、容易保存、能夠方便和其他觀測手段擴展與聯系的地方，以利于觀測以及日后的使用;E 選點之后，按照規范要求進行埋設標石，標石的要求須穩固，而且要填寫點之記。②觀測。外業觀測的內容有:天線安置、開機觀測、氣象參數測定、觀測記錄。并且盡快得把數據轉到存儲設備之上，觀測人員要記錄觀測手冊。

(2)GPS 測量數據的處理。把GPS 接收機得到的觀測的數據傳輸至存儲的設備以后，需要將分流數據。就是說通過原始的記錄，經過解碼過程，把各類數據進行分類和整理，將無效的觀測數據和信息刪去，從而形成各數據文件，比如觀測文件和測站的信息文件等等。數據文件的格式進行統一，把各種類別的接收機的數據進行格式上的記錄，項目及采樣密度和觀測值得數據單位統一作為文件格式的標準，從而能有利于一起進行處理。通過多項式擬合法，GPS 衛星的每次發送的軌道參數平滑，從而將觀測時段的衛星軌道進行統一和標準化。探測周跳、修復載波相位觀測值。觀測值需要必要的改正，于GPS 觀測值的中間進行對流程的修改，單頻接收觀測值的中間進行電離層的修改。為了凈化觀測值進行預處理，從而提升觀測值的精準程度。通常數據處理軟件均是運用站星雙差觀測值。

4 GPS 測量技術的注意事項

(1)與常規測量一樣，GPS 測量應先復核起算基準點的精度，起算點應為高等級的控制點，且與觀測點之間具良好的位置分布。

(2)GPS 測量中測站點選點會影響到觀測精度。所以選點要求站點上空開闊，周圍高度角達到15°以上無障礙物。

(3)GPS 測量并不是萬能的，在信號較弱的區域，會出現信號浮動狀況。如果出現類似實測4.4 不同型號GPS 測量的成果同樣會出現誤差，在外業測量，應避免使用不同型號的儀器。

5 結論及建議

(1)GPS 控制網無需通視，所以選點更為靈活，布網很方便，在測區復雜或是通視性的區域，優勢更為明顯。

(2)GPS 接收機觀測自動化還有智能化，觀測的時間不長，作業的強度不高，觀測的質量大多被觀測時衛星的空間分布以及信號的質量所影響。所以要嚴格根據要求進行選點，并選取最佳的時段進行觀測。

(3)GPS 測量，保障接收衛星信號的質量以及已知數據的精準度和數量，即能算出符合精度目標的控制點的三維坐標。為了保證控制點高程精度，應聯測足夠的已知高程點。

［1］全球定位系統城市測量技術規程［S］，北京:中國建筑工業出版社，2008.

［2］徐紹銓等，GPS 測量原理及應用［M］，武漢:武漢測繪科技大學出版社，2007.

［3］陳斌，淺談新技術在工程測量中的應用［J］，科學之友，2011，(12).

［4］韓艷榮.GPS 技術在現代化測量中的應用［J］，中國新技術新產品，2009，(07).